Ultrapräzise tragbare Atomuhren stehen kurz vor dem Durchbruch. Ein internationales Team unter der Leitung von Wissenschaftlern aus der Universität Zürich zeigt, dass es möglich sein kann, Atomuhren der neuesten Generation zu verwenden, um Strukturen innerhalb der Erde aufzulösen.
Ein internationales Team unter der Leitung von Astrophysikern Philippe Jetzer und Ruxandra Bondarescu von der Universität Zürich ist überzeugt, dass hochpräzise tragbare Atomuhren die Identifizierung von Mineralvorkommen oder verborgenen Wasserressourcen innerhalb der Erde mithilfe von Uhren in den nächsten zehn Jahren Realität werden lassen. Sie sagen, dass solche Uhren die direkteste Messung des Geoids liefern werden -die wahre physische Form der Erde. Es wird auch möglich sein, zu kombinieren Atomuhren Messungen an existierenden geophysikalischen Methoden zur Erforschung des Erdinneren.
Heute kann das Geoid der Erde - die Oberfläche mit konstantem Gravitationspotential, die den mittleren Meeresspiegel erweitert - nur indirekt bestimmt werden. Auf Kontinenten kann das Geoid berechnet werden, indem die Höhe der Satelliten in der Umlaufbahn verfolgt wird. Die Auswahl der richtigen Oberfläche ist akompliziertes, mehrwertiges Problem. Die räumliche Auflösung des auf diese Weise berechneten Geoids ist gering - ungefähr 100 km
Ein erster hochpräziser Atomuhr-Prototyp, ACES Atomic Clock Ensemble in Space, soll bereits 2014 zum Columbus Space Lab auf der Internationalen Raumstation ISS gebracht werden. [Bildquelle : Europäische Weltraumorganisation ESA, D. Ducros ] [/ caption]Die Verwendung von Atomuhren zur Bestimmung des Geoids ist eine Idee, die auf der allgemeinen Relativitätstheorie basiert, die für die diskutiert wurde. letzte 30 Jahre . Uhren, die sich in unterschiedlichen Entfernungen von einem schweren Körper wie unserer Erde befinden, ticken unterschiedlich schnell. Je näher eine Uhr an einer schweren unterirdischen Struktur liegt, desto langsamer tickt sie - eine Uhr, die über einem Eisenerz positioniert ist, tickt langsamer als einesitzt über einer leeren Höhle. “ 2010 Ultrapräzise Atomuhren haben den Zeitunterschied zwischen zwei Uhren gemessen, von denen eine 33 Zentimeter über der anderen positioniert ist “, erklärt Bondarescu, bevor er hinzufügt:„ Die lokale Kartierung des Geoids auf eine äquivalente Höhe von 1 Zentimeter mit Atomuhren scheint ehrgeizig, aber innerhalb derReichweite der Atomuhrtechnologie. ”
Laut Bondarescu könnte, wenn eine Atomuhr auf Meereshöhe platziert wird, dh auf der exakten Höhe des Geoids, eine zweite Uhr überall auf dem Kontinent positioniert werden, solange sie mit der ersten Uhr synchronisiert ist. Die Verbindung zwischenDie Uhren können mit Glasfaserkabel oder über einen Telekommunikationssatelliten hergestellt werden, sofern die Übertragung zuverlässig genug ist. Die zweite Uhr tickt schneller oder langsamer, je nachdem, ob sie sich über oder unter dem Geoid befindet. Die lokale Messung des Geoids kann dann erfolgenkombiniert mit anderen geophysikalischen Messungen wie denen von Gravimetern, die die Beschleunigung des Gravitationsfeldes messen, um eine bessere Vorstellung von der unterirdischen Struktur zu erhalten.
“ Bis 2022 Frühestens eine solche hochpräzise tragbare Atomuhr fliegt an Bord einer in den Weltraum. ESA-Satellit , ”sagt Professor Philippe Jetzer , der Schweizer Delegierte für die STE-Quest-Satellitenmission, der darauf abzielte, die allgemeine Relativitätstheorie sehr genau zu testen. Bereits 2014 oder 2015 war das “ Atomuhrensemble im Weltraum ACES ”ist zum Internationale Raumstation ISS . ACES ist ein erster Prototyp, der noch nicht die Präzision von STE-QUEST hat.